В. Арутюнов - Нефть XXI. Мифы и реальность альтернативной энергетики

Наконец, ряд микроорганизмов, например Botryococcus braunii , способны накапливать в процессе своей жизнедеятельности углеводороды, до 40 % общего сухого веса. В основном они представлены изопреноидными углеводородами.

Большой интерес к биотопливу инициировал план тогдашнего президента США Дж. Буша, в 2007 году предложившего сократить за 10 лет потребление бензина в стране на 20 % за счет его замены биотопливом. Это позволило бы на 10 % сократить потребление нефти в США. Подписанный им закон об Энергетической независимости и безопасности (EISA, 2007) предусматривает производство 36 млрд галлонов этанола в год к 2022 году. При этом 16 млрд галлонов этанола должно производиться из непищевого сырья – целлюлозы. В ходе реализации этого закона в США было построено более 200 заводов, которые сейчас производят около 45 млн тонн биоэтанола в год.

Использование биоэтанола в составе автомобильных бензинов действительно способствует снижению загрязнения воздуха транспортными средствами. Благодаря присутствию атома кислорода в молекуле этанола бензин обогащается кислородом, что обеспечивает более полное сгорание топлива, снижение токсичности выхлопных газов и содержание в них твердых частиц. Кроме того, 10 %-ная добавка этанола, имеющего октановое число 108, поднимает на 2–3 пункта октановое число топлива. Однако этанол является менее «энергоплотным» энергоносителем, чем бензин; пробег машин, работающих на топливе Е85 (смесь 85 % этанола и 15 % бензина), на единицу объема топлива составляет примерно 75 % от пробега машин на стандартном топливе. Автомобили с обычными двигателями могут использовать топлива до Е15, содержащие до 15 % добавки этанола к бензину. На смеси Е85 и чистом этаноле могут работать только специально адаптированные «гибкотопливные» (Flex-Fuel) автомобили.

До инициативы Дж. Буша мировым лидером в производстве и использовании биоэтанола в качестве автомобильного топлива в течение многих лет являлась Бразилия, где его производят из сахарного тростника. Автозаправки в Бразилии предлагают Е20 (или Е25) как обычный бензин, или «acool», в котором число показывает содержание в бензине азеотропной смеси этанола и воды (96 % С 2Н 5ОН и 4 % воды). Поскольку в Бразилии этанол дешевле бензина, недобросовестные заправщики дополнительно разбавляют Е20 этанолом, так что его концентрация может негласно доходить до 40 %.

Помимо биометанола и биоэтанола в качестве перспективного биотоплива рассматривается биобутанол. Бутанол, или бутиловый спирт (C 4H 10O), широко используется в промышленности. Он начал производиться в начале XX века с использованием бактерии Clostridia acetobutylicum , но затем перешли на его производство из нефтепродуктов. Бутанол не обладает коррозионными свойствами и может передаваться с использованием существующей топливной инфраструктуры. Он хорошо смешивается с традиционными нефтяными топливами, а теплотворная способность бутанола близка к теплотворной способности бензина. Сырьем для производства биобутанола могут быть сахарный тростник, свекла, кукуруза, пшеница, маниока, а в будущем и целлюлоза.

В отличие от американского континента в европейских странах наиболее популярным видом биотоплива является биодизель – дизельное топливо на основе жиров животного, растительного и микробного происхождения, а также продуктов их этерификации. Сырьем может быть рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое масло или любое другое масло-сырец, а также отходы пищевой промышленности и кулинарного производства. Разрабатываются технологии производства биодизеля из водорослей.

В 2010 году мировое производство жидких биотоплив достигло 105 миллиардов литров (~100 млн т), что составляет 2,7 % от мирового потребления топлива на дорожном транспорте. Было произведено 86 миллиардов литров этанола и 19 миллиардов литров биодизеля. Доля США и Бразилии в мировом производстве этанола составляет 90 %. Пятерка ведущих стран-производителей биотоплива представлена на рис. 49.

Рис. 49. Пять ведущих стран-производителей биотоплива (Источник: Международное энергетическое агентство IEA)

Динамика производства биотоплива мировыми лидерами представлена на рис. 50. Как и для других видов альтернативных источников энергии, после бурного периода начального развития видна явная тенденция к снижению темпов роста и даже спаду, вызванная насыщением рынка, а главное, исчерпанием физических возможностей для экономически обоснованного увеличения объема продукции.

Мировой рынок биотоплив, динамика роста которого представлена на рис. 51, уже достиг вполне солидного уровня, превысив рубеж в 100 млрд долл.

По данным Росстата, в 2010 году российский экспорт топлива растительного происхождения (в том числе солома, жмых, щепа и древесина) составил более 2,7 млн тонн. Россия входит в ведущую тройку стран экспортеров топливных пеллет на европейский рынок, но непосредственно в России потребляется всего около 20 % произведенного биотоплива. Потенциальный объем производства биогаза в России оценивается в 72 млрд м 3в год, а возможное производство электроэнергии из него – в 151 200 ГВт, тепла – 169 344 ГВт. В 2012–2013 годах в 27 регионах России планировалось ввести в эксплуатацию более 50 небольших биогазовых электростанций с установленной мощностью от 350 кВт до 10 МВт при их суммарной мощности свыше 120 МВт.

Рис. 50. Динамика мирового производства биотоплива мировыми лидерами (Источник: Международное энергетическое агентство IEA)

Рис. 51. Объем мирового рынка биотоплива

В настоящее время все возобновляемые источники энергии продолжают развиваться быстрыми темпами. Установленная мощность ветровых генераторов достигла почти 370 ГВт, суммарная установленная мощность солнечных установок – почти 100 ГВт, а мощности геотермальной энергетики составляют 20 ГВт. Общий вклад возобновляемых источников в мировую энергетику составляет почти 2,5 %. А вместе с гидроэнергетикой, вклад которой в мировое производство энергии ~7 %, возобновляемые источники обеспечивают почти 9,5 % мирового производства энергии.

Однако если оставить в стороне гидроэнергетику, имеющую ограниченные возможности для дальнейшего развития, и которую скорее следует относить к традиционным источникам энергии, даже в ведущих по уровню развития возобновляемой энергетики странах установленные мощности возобновляемых источников пока несопоставимы с мощностями традиционной энергетики (рис. 52).